Bilim Adamları Güneş Enerjisi Spektrumunun Neredeyse Tüm Enerjisini Yakalayan Güneş Pilleri Tasarladı
Bilim adamları, güneş spektrumundaki neredeyse tüm enerjiyi yakalayabilen tek bir cihaza yığılan ve birden çok hücreleri birleştiren yeni bir güneş pili prototipini tasarlayıp yaptı.
George Washington Üniversitesi’nin bir araştırmacısı, güneş spektrumundaki enerjinin neredeyse tamamını yakalayabilen tek bir cihaza bağlı ve birden fazla hücreleri birleştiren yeni bir güneş pili prototipi tasarlanmasına ve yapılanmasına yardım etti.
Direkt güneş ışığını %44.5 verimlilikle elektriğe dönüştüren bu yeni tasarım, dünyadaki en verimli güneş pili olma potansiyeline sahiptir. Bu aygıta yaklaşım, çatılarda veya tarlalarda yaygın olarak görülen güneş panellerinden farklı. Cihaz, güneş ışığını minik, mikro ölçekli güneş pillerinde toplamak için mercek kullanan yoğunlaştırıcı (konsantratör) fotovoltaik (CPV) panelleri kullanıyor.
Küçük boyutlarından dolayı -bir milimetre kareden daha az- daha ileri derecede geliştirilmiş materyalleri kullanan güneş pilleri maliyet etkin bir şekilde geliştirebilir.
“Tam Güneş Spektrumu Enerji Toplama için GaSb Tabanlı Güneş Pilleri” adlı çalışma, Advanced Energy Materials dergisinde yayınlandı.
Çalışmanın baş yazarı ve Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’nda araştırma bilim adamı olan Matthew Lumb, “İstiflenen hücre, güneş ışığı için neredeyse bir elek gibi davranır; her katmandaki özel materyaller belirli bir dalga boyundaki setin enerjisini emer” diye açıklıyor.
Işık yığınının içinden akıtıldığı zamana kadar mevcut enerjinin yarısı elektrik enerjisine dönüştürülür. Karşılaştırıldığında, en yaygın güneş pilleri bugün mevcut enerjinin yalnızca dörtte birini elektriğe çeviriyor.
“Dünya yüzeyine doğrudan ulaşan güneş ışığındaki gücün yaklaşık yüzde 99’u 250 nanometre ve 2,500 nanometre arasındaki dalgaboylarına düşüyor fakat yüksek verimli çoklu jonksiyonel güneş pilleri için konvansiyonel malzemeler bu spektrum aralığını yakalayamıyor” diyor Dr. Lumb. “Yeni cihazımız, geleneksel güneş pillerinde kaybolan uzun dalga boyundaki fotonlarda depolanan enerjinin kilidini açabiliyor ve bu nedenle, üst düzey çok işlevli güneş pilini gerçekleştirmenin bir yolunu sunuyor.”
Bilim adamları daha verimli güneş pilleri geliştirmek için yıllardır çalışıyorlardı, ancak bu cihazın iki yeni yönü var. Genellikle kızılötesi lazerler ve fotodetektör uygulamaları için bulunan galyum antimonit (GaSb) substratlarına dayanan bir malzeme ailesi kullanılıyor. Bu GaSb tabanlı güneş pilleri, daha kısa dalga boyundaki fotonları yakalayan geleneksel alt katmanlarda ssyetiştirilen yüksek verimli güneş pilleri ile birlikte istiflenmiş bir yapıya monte edilir. Buna ek olarak, istifleme prosedürü transfer baskı olarak bilinen ve minik cihazların üç boyutlu montajını yüksek hassasiyetle mümkün kılan bir teknik kullanmaktadır.
Bu özel güneş pilleri çok pahalı ancak araştırmacılar, verimlilik açısından mümkün olanın üst sınırını göstermenin önemli olduğuna inanıyorlar. Araştırmacılar, söz konusu malzemelerin mevcut maliyetlerine rağmen, hücrelerin oluşturulmasında kullanılan yöntemin umut verdiğini söylüyor. Zamanla pahalı yüksek büyüme yüzeylerini geri dönüştürmek için çok yüksek güneş yoğunluk seviyelerinden ve teknolojiden maliyet indirimleri ile sağlanan benzer bir ürün piyasaya sunulabilir.
Araştırma, Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı-Enerji’nin finanse ettiği 24 milyon dolarlık bir araştırma projesi olan MOSAIC programının geliştirdiği ilerlemelerden yola çıkarak, fotovoltaik performansı kökten değiştirmek ve maliyetleri düşürmek için teknoloji ve konsepti geliştirmek isteyen 11 ayrı ekibe ayrıldı.
Kaynak : sciencedaily.com
